کامپیوتر های کلاسیک برای دهه‌هاست که وارد تمامی ابعاد زندگی ما شده‌اند و تغییرات شگرفی در آنها پدید آورده‌اند. تکنولوژی مربوط به این کامپیوترها به صورت روز افزون همواره در حال پیشرفت بوده و تاثیر گذاری آنها در زندگی اجتماعی، صنعت، کشاورزی، مهندسی و علوم پایه بیشتر و بیشتر می‌گردد. این پیشرفت‌ها به دو شاخه‌ی اصلی پیشرفت‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری تقسیم می‌شوند.
در زمینه ی پیشرفت های سخت افزاری شایسته است به قانون معروف مور اشاره کنیم که طبق آن میزان چگالی ترانزیستورها در واحد سطح در هر هجده ماه دو برابر می شود. این پیش بینی و یا به اصطلاح قانون از زمان اعلام آن در حدود چهل سال قبل تا کنون به خوبی گویای وضعیت پیشرفت صنعتی در این زمینه بوده است. اما نکته ی قابل توجه آن است که افزایش چگالی ترانزیستورها از لحاظ فنی نمی‌تواند تا به ابد ادامه پیدا کند. جالب‌تر آن که در حال حاضر به حد بالای این چگالی بسیار نزدیک شده‌ایم. با افزایش چگالی از حد ذکر شده، فیزیک کلاسیک دیگر نمی‌تواند برای توصیف ترانزیستورها و سایر تجهیزات الکترونیکی پاسخگو باشد. علت این پدیده آن است که با کوچک‌تر شدن ابعاد، پدیده‌های کوانتومی ظهور و بروز بیشتری پیدا کرده تا جایی که عملا سیستم ما را تبدیل به یک سیستم میکروسکوپیک و یا مزوسکوپیک قابل توصیف با مکانیک کوانتومی و غیر قابل توصیف با الکترونیک کلاسیک می‌کنند.
واضح است که استفاده از مکانیک کوانتومی برای طراحی مدارات الکترونیکی ریزتر از حد بالای گفته شده (با همان اصول سابق)، به خاطر پیچیدگی های بیش از حد آن کاملا غیر عملی است. اما این تمام ماجرا نیست. مکانیک کوانتومی، از طرف دیگر، می تواند نقش بسیار سازنده ای را برای پیشرفت‌های جدی و جدید دیگر در زمینه‌ی رایانش فراهم کند. در واقع فیزیک کوانتوم می‌تواند راهگشای ما برای مدل جدیدی از رایانش باشد که از اساس با رایانش‌های کلاسیک متفاوت بوده و افق های جدیدی را برای ما می‌گشاید که حتی با ابرکامپیوترهای کلاسیک قابل دستیابی نیستند.
اساس تمام رایانش های کلاسیک بر مبنای منطق باینری یا دودویی می‌باشد. این مسئله به نوعی بنیادین‌ترین حقیقت در مورد رایانش‌های کلاسیک در تمام ابعاد آن است. واحد پردازشی در رایانش‌های کلاسیک “بیت” بوده که یک دوگانه ی صفر یا یک است، به عبارت دیگر، یک بیت تنها می‌تواند صفر یا یک باشد. بنابراین ترکیب هر تعداد از بیت‌های کلاسیک با یک دیگر، در هر زمان تنها یک حالت کلی را می تواند نشان دهد. در رایانش‌های کوانتومی اما وضعیت به کلی متفاوت می‌باشد، همانطور که از مکانیک کوانتوم می‌دانیم، حالت یک سیستم کوانتومی دو ترازه، در فضای هیلبرت آن می‌تواند در ابرحالتی از بینهایت ترکیب خطی دو ویژه حالت مربوط به تراز های آن باشد. حال تصور کنید که یک سیستم کوانتومی از اساس دو ترازه و یا یک سیستم کوانتومی چندترازه که تنها دو تراز از آن را در نظر گرفته‌ایم، به عنوان واحد پردازشی برگزینیم. در این صورت، حالت واحد پردازشی ما می تواند در هر لحظه چیزی به جز صفر یا یک و در واقع ترکیبی خطی از آن دو باشد. بنابراین ویژگی، ترکیب چند واحد پردازشی کوانتومی با یک دیگر، بر خلاف حالت کلاسیک، می‌تواند به اندازه‌ی حالت را در یک زمان نمایشگر باشد، که در آن n تعداد واحد‌های پردازشی کوانتومی موجود در سیستم است. به واحد پردازشی کوانتومی، “بیت کوانتومی” یا “کیوبیت” می گوییم.
در پردازش کوانتومی یک کیوبیت یا بیت کوانتومی واحد پایه‌ای پردازش کوانتومی و رمزنگاری کوانتومی بوده و مشابه بیت در رایانه‌های کلاسیک می‌باشد: کوچکترین واحد ذخیره اطلاعات و معیاری از مقدار اطلاعات کوانتومی است. از نظر فیزیکی، کیوبیت یک سامانه کوانتومی دوحالتی است، یعنی سیستمی که توسط مکانیک کوانتومی به درستی قابل توصیف است و هنگام اندازه‌گیری یکی از دو حالت ممکن خود را اختیار می‌کند. مانند قطبش یک فوتون که در اینجا، جهتِ قطبشِ عمودی و جهتِ قطبشِ افقی دو حالت ممکن برای سامانه هستند. در یک سامانه کلاسیکی، هر بیت در هر لحظه یا در حالت صفر یا در حالت یک است، اما اصل‌های مکانیک کوانتومی به کیوبیت اجازه می‌دهند که در همان حال، حالتی را برابر با برهم نهی دو حالت اصلی نیز اختیار کند، یک ویژگی که در پردازش کوانتومی بنیادی است. به عبارتی، یک کیوبیت هم ممکن است در حالت‌های کلاسیک صفر و یک وجود داشته باشد و هم می‌تواند در حالت ترکیب این دو قرار گیرد (یعنی همزمان دارای هر دو حالت صفر و یک باشد). در واقع همین پدیده، تفاوت اصلی بین بیت‌های کلاسیک و کیو بیت‌هاست. انتقال کیوبیت‌ها بنیان دانش دورنوردی کوانتومی است.
